基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，包括：串联电容器组C；过电压保护装置；阻尼回路，用于保护FCVFS灵活控制特快速开关在导通时避免被大电流影响；FCVFS灵活控制特快速开关，用于快速旁路过电压保护装置和串联电容器组C；所述过电压保护装置并联在串联电容器组C的两端，阻尼回路与FCVFS灵活控制特快速开关串联后并联在过电压保护装置的两端。本发明专利技术还公开了一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置的快速旁路保护方法。本发明专利技术采用等离子体喷射触发型SF6间隙开关，能在百μs内快速触通，大大提高了触发导通时间；本发明专利技术能够在低工作系数下可靠触发，提高了快速旁路保护装置运行的可靠性。运行的可靠性。运行的可靠性。

Fast bypass protection device and method of series capacitance compensation based on plasma injection

【技术实现步骤摘要】
基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置及方法


[0001]本专利技术涉及高电压技术
，尤其是一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置及方法。

技术介绍

[0002]串联补偿技术多以串联补偿装置实现，其中串联电容补偿装置是常见的一种。然而串联电容的引入改变了电网结构参数、破坏了输电线路阻抗的线性分布，对故障后的电气特性影响较大，造成了电压反向、电流反向、出现低频暂态分量等问题，故给串补输电线路的继电保护技术也带来了极大的挑战。传统电力系统开关合闸时间大于1ms，无法满足快速泄能保护的应用需求。而高电压大容量的电力电子开关需要多个元件串并联，其结构复杂、实现成本很高，因此寻找一种经济可靠快速响应的开关非常重要。
[0003]气体开关由于其具有简单可靠、控制方便、可重复频率工作和成本低等优点而被广泛应用于脉冲功率领域，国内外学者对此进行了大量研究，触发技术主要有激光触发、金属丝电爆炸触发、电脉冲场畸变触发等。其中，激光触发放电虽然可以控制到纳秒甚至亚纳秒等级，但是其结构尺寸较大，激光系统非常复杂，应用场景受限，通常只在兆伏级气体开关中应用；金属丝电爆炸触发技术虽然可以实现极低工作系数下，较长气体间隙的触发，但是其无法实现重复多次放电，金属丝的更换也将大大影响装置的使用寿命；电脉冲场畸变触发技术虽简单可靠，触发导通时延可以控制在几十到百纳秒量级，但是其对触发源的高压脉冲波形参数及气体开关的工作系数有较高的要求。一般而言，脉冲幅值通常要达到几十到上百千伏，脉冲前沿几十纳秒，且气体开关的工作系数(开关工作电压与直流自击穿电压的比值)也无法太低，否则将无法可靠触发。

技术实现思路

[0004]本专利技术的首要目的在于提供一种能够提高旁路保护动作的及时性，保障串联补偿装置的安全运行的基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，包括：
[0006]串联电容器组C，用于提高系统电压，降低功率损耗，提高系统的稳定性；
[0007]过电压保护装置，用于过电压保护；
[0008]阻尼回路，用于保护FCVFS灵活控制特快速开关在导通时避免被大电流影响；
[0009]FCVFS灵活控制特快速开关，用于快速旁路过电压保护装置和串联电容器组C，防止过电压保护装置因温升过快或温度过高损坏；
[0010]所述过电压保护装置并联在串联电容器组C的两端，阻尼回路与FCVFS灵活控制特快速开关串联后并联在过电压保护装置的两端。
[0011]所述串联电容器组C由4个电容器以H形连接而成，所述过电压保护装置采用金属
氧化锌变阻器MOV，所述阻尼回路由电感L和电阻R并联组成，所述FCVFS灵活控制特快速开关由气体间隙开关GAP、控制器和真空断路器VCB组成，气体间隙开关GAP与真空断路器VCB并联，控制器向气体间隙开关GAP发送触发指令并接收状态信号，控制器向真空断路器VCB发送合闸指令并接收状态信号。
[0012]所述气体间隙开关GAP采用等离子体喷射触发型SF6间隙开关；所述金属氧化锌变阻器MOV为避雷器；所述控制器采用TMS320F28335芯片。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置的快速旁路保护方法，该方法包括下列顺序的步骤：
[0014](1)当电路中出现过电压时，金属氧化锌变阻器MOV检测到过电压信号开始工作，对串联电容器组C两端限压并吸收部分放电能量；
[0015](2)当金属氧化锌变阻器MOV吸收能量到达上限时，控制器向真空断路器VCB发出合闸命令，同时向气体间隙开关GAP发出光触发信号；
[0016](3)气体间隙开关GAP接收到控制器的触发命令，喷射等离子体，将串联电容器组C旁路，同时通过阻尼回路对串联电容器组C进行衰减放电，迅速完成过电压保护；
[0017](4)气体间隙开关GAP导通后向控制器反馈状态信号，满足10ms的通流时间，同时10ms后真空断路器VCB合闸完成并向控制器反馈状态信号，快速转移气体间隙开关GAP上的电流，此时气体间隙开关GAP熄弧并向控制器反馈状态信号，完成气体间隙开关GAP和真空断路器VCB闭合状态的转移，实现配电线路串联电容补偿装置的快速旁路保护。
[0018]由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术采用等离子体喷射触发型SF6间隙开关，能在百μs内快速触通，相较于传统触发方式大大提高了触发导通时间；第二，相较于传统触发方式，本专利技术能够在低工作系数下可靠触发，提高了快速旁路保护装置运行的可靠性；第三，本专利技术具有结构简单、耐受电压高、实现成本低等优势，对于保障特高压混合直流输电系统发热关键设备安全具有重要的作用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的电路拓扑图；
[0020]图2为本专利技术中等离子体喷射触发型SF6间隙开关的工作原理图。
具体实施方式
[0021]如图1所示，一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，包括：
[0022]串联电容器组C，用于提高系统电压，降低功率损耗，提高系统的稳定性；
[0023]过电压保护装置，用于过电压保护；
[0024]阻尼回路1，用于保护FCVFS灵活控制特快速开关2在导通时避免被大电流影响；
[0025]FCVFS灵活控制特快速开关2，用于快速旁路过电压保护装置和串联电容器组C，防止过电压保护装置因温升过快或温度过高损坏；
[0026]所述过电压保护装置并联在串联电容器组C的两端，阻尼回路1与FCVFS灵活控制特快速开关2串联后并联在过电压保护装置的两端。
[0027]所述串联电容器组C由4个电容器以H形连接而成，所述过电压保护装置采用金属氧化锌变阻器MOV，所述阻尼回路1由电感L和电阻R并联组成，所述FCVFS灵活控制特快速开
关2由气体间隙开关GAP、控制器和真空断路器VCB组成，气体间隙开关GAP与真空断路器VCB并联，控制器向气体间隙开关GAP发送触发指令并接收状态信号，控制器向真空断路器VCB发送合闸指令并接收状态信号。
[0028]所述气体间隙开关GAP采用等离子体喷射触发型SF6间隙开关；所述金属氧化锌变阻器MOV为避雷器；所述控制器采用TMS320F28335芯片。控制器用于控制气体间隙开关GAP和真空断路器VCB的运行；真空断路器VCB可以在较短时间内合闸，快速转移气体间隙开关GAP上的电流，实现气体间隙开关GAP的快速熄弧。
[0029]本方法包括下列顺序的步骤：
[0030](1)当电路中出现过电压时，金属氧化锌变阻器MOV检测到过电压信号开始工作，对串联电容器组C两端限压并吸收部分放电能量；
[0031](2)当金属氧化锌变阻器MOV吸收能量到达上限时，控制器向真空断路器VCB发出合闸命令，同时向气体间隙开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，其特征在于：包括：串联电容器组C，用于提高系统电压，降低功率损耗，提高系统的稳定性；过电压保护装置，用于过电压保护；阻尼回路，用于保护FCVFS灵活控制特快速开关在导通时避免被大电流影响；FCVFS灵活控制特快速开关，用于快速旁路过电压保护装置和串联电容器组C，防止过电压保护装置因温升过快或温度过高损坏；所述过电压保护装置并联在串联电容器组C的两端，阻尼回路与FCVFS灵活控制特快速开关串联后并联在过电压保护装置的两端。2.根据权利要求1所述的基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，其特征在于：所述串联电容器组C由4个电容器以H形连接而成，所述过电压保护装置采用金属氧化锌变阻器MOV，所述阻尼回路由电感L和电阻R并联组成，所述FCVFS灵活控制特快速开关由气体间隙开关GAP、控制器和真空断路器VCB组成，气体间隙开关GAP与真空断路器VCB并联，控制器向气体间隙开关GAP发送触发指令并接收状态信号，控制器向真空断路器VCB发送合闸指令并接收状态信号。3.根据权利要求2所述的基于等离子体喷射的串联电容补偿的快速旁路保护装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：董冰冰，武奔，文韬，郭志远，高常胜，赵玉顺，向念文，杨为，吴正阳，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：